Onconventionele of alternatieve brandstoffen.
Sleutelwoorden: alternatieve brandstoffen, brandstoffen, alternatief, olie, vervuiling, zuivering, milieu
GNC (Aardgas-brandstof)
Het gebruik van CNG in gasvormige toestand en gecomprimeerd onder 200 bar is een technologische oplossing die al is getest aangezien er wereldwijd meer dan 500 voertuigen bij betrokken zijn. Op speciale en geoptimaliseerde motoren biedt CNG opmerkelijke voordelen die opwegen tegen een duurdere energievoorziening. Rijplezier, acceleratieprestaties, herstel, maximale snelheid zijn zeer bevredigend.
De brandstofefficiëntie is ongeveer 10% hoger dan die van benzinemotoren (met uitzondering van benzinemotoren met arme verbranding zoals die recentelijk door Japanse fabrikanten worden aangeboden), maar blijft achter bij die van een dieselmotor met directe injectie. De uitstoot van CNG-motoren bestaat vrijwel uitsluitend uit methaan en is daardoor weinig giftig.
Methaan is echter een belangrijk broeikasgas. Maar als we de uitstoot van broeikasgassen over de hele gebruiksketen beschouwen, levert CNG een besparing op van ongeveer 20 tot 25% in vergelijking met de benzinesector en 10 tot
15% ten opzichte van diesel.
De grootste handicap van GNc betreft de opslag, die qua gewicht en omvang zeer nadelig is. Nieuwe materialen zoals harscomposieten en glas- of koolstofvezels, die momenteel worden bestudeerd, moeten het mogelijk maken om het gewicht van de tank bij constante capaciteit door vier te delen.
CNG lijkt dus een vervangende brandstof te zijn, waarvan de penetratie zeker is zonder de omvang ervan op dit moment te kunnen beoordelen. Het zou zich het eerst moeten voordoen in stedelijk gebruik (vooral bussen) waar vervuiling een punt van zorg is.
methanol
Veel onderzoeken zijn in de 1970-jaren uitgevoerd naar de ontwikkeling van brandstoffen die 85 100% methanol bevatten, aangeduid door de initialen M85, M90 of M100 volgens hun samenstelling.
Momenteel heeft dit thema veel van zijn belangstelling verloren. Methanol is inderdaad intrinsiek giftig en biedt weinig voordelen in termen van luchtverontreiniging. Met name de risico's van troposferische ozonvorming zijn nauwelijks gewijzigd voor voertuigen die M85 of M100 gebruiken.
Methanol wordt indirect op de brandstofmarkt gehandhaafd als een basisspeler bij de synthese van MTBE. Deze ether is een uitstekend bestanddeel van benzines, zeer gewild vanwege zijn hoge octaangetal, zijn perfecte compatibiliteit met koolwaterstoffen en
voordelen die het kan bieden om luchtverontreiniging te verminderen.
Tegenwoordig zijn MTBE-concentraties van 5-10% heel gebruikelijk in benzines. Er zijn echter problemen die verband houden met de lage biologische afbreekbaarheid van MTBE.
Biobrandstoffen: ethanol
Ethanol is in potentie een brandstof van goede kwaliteit die motoren met vonkontsteking kan voeden. Het kan puur worden gebruikt of gemengd in kleine hoeveelheden (tot 20%) in een conventionele benzine. In het eerste geval moet de motor worden aangepast aan dit specifieke gebruik (wijziging van het brandstofsysteem en hogere compressieverhouding); in de
In het tweede geval is het ethanol-benzinemengsel volkomen gemeengoed en in het distributienetwerk uitwisselbaar met producten die uitsluitend uit aardolie afkomstig zijn.
Maar zelfs Brazilië, dat een proactief beleid was ingeslagen ten gunste van de ethanolbrandstofsector, herziet zijn strategie. De redenen voor deze ommekeer in Brazilië en de trage economische start in de rest van de wereld zijn te wijten aan een paar technische obstakels die, hoewel ze onbetaalbaar zijn, onwil oproepen bij de olie- en auto-industrie.
Ethanol-benzinemengsels zijn minder stabiel in aanwezigheid van water, vluchtiger en soms corrosiever dan producten van uitsluitend aardolie-oorsprong.
Daarom is de ethanolbrandstofsector, net als methanol, bij voorkeur gericht op de productie van ETBE uit ethanol en isobuteen.
Europese regelgeving stelt een maximum gehalte van 15% (volume) ETBE in benzines, d.w.z. ongeveer 7% (gewicht)
ethanol. Dit wetgevingskader laat dus voldoende ruimte over voor de penetratie van ethanol tegen aanzienlijke snelheden op de brandstofmarkt.
Derivaten van plantaardige oliën
Hoewel dieselmotoren kunnen werken met ruwe plantaardige oliën, lijkt deze benadering niet realistisch voor voertuigen die zeer efficiënt zijn geworden. Anderzijds biedt de omzetting van plantaardige oliën in methylesters aanzienlijke voordelen op technisch vlak.
De methylesters van plantaardige oliën hebben fysisch-chemische eigenschappen die dicht bij die van gasolie liggen, waarin ze perfect mengbaar zijn. De betrokken soorten oliehoudende zaden zijn voornamelijk koolzaad en zonnebloem. De agronomische gegevens zijn als volgt: het is
mogelijk om 30 tot 35 kwintaal / jaar koolzaad per hectare te verkrijgen, of 1,2 tot 1,4 ton methylesters per hectare en per jaar.
Op regelgevend niveau staat een decreet in Frankrijk de ongemarkeerde distributie toe van koolzaadmethylester tot 5% gemengd in diesel.
Uiteindelijk zijn de energiebalansen van de biobrandstofproductiesectoren gunstig. De verhouding tussen de energie in de biobrandstof en de energie die nodig was om deze te produceren, is altijd hoger dan 1. Maar vanuit economisch oogpunt, met de huidige kosten van toegang tot ruwe olie en zonder fiscale stimulering , biobrandstoffen zijn niet concurrerend.
Ten slotte zijn de conclusies van studies over de bijdrage van biobrandstoffen in termen van impact op luchtverontreiniging zeer genuanceerd. Afhankelijk van het beschouwde type verontreinigende stof, de brandstoffen
van plantaardige oorsprong kan soms licht gunstig zijn, soms licht ongunstig. Met uitzondering van de bescherming tegen het broeikaseffect, waarvoor het gebruik van biobrandstoffen ongetwijfeld een aanzienlijke verbetering oplevert.
Synthetische brandstoffen
Synthetische brandstoffen zijn traditionele benzines en gasoliën, maar zijn afgeleid van andere grondstoffen dan aardolie, voornamelijk steenkool en aardgas.
De bijbehorende processen maken gebruik van omslachtige en dure technologieën. Ze bestaan uit het produceren, in een tussenstap, van synthesegas (CO en H2), waaruit twee routes mogelijk zijn: de directe winning van koolwaterstoffen volgens de Fischer-Tropsch-techniek of de doorgang door methanol die vervolgens omgezet in benzine.
De opbrengst van deze sectoren is een grote handicap: tussen 35 en 55% voor het Fischer-Tropsch-proces van essences, afhankelijk van de eigenschappen van de grondstof en de kwaliteitseisen van de afgewerkte producten; tussen 60 en 65% voor de sector synthetische benzine via methanol, ontwikkeld in 1986 door het bedrijf Mobil in Nieuw-Zeeland. Deze lage opbrengsten gaan hand in hand met een hoge CO2-uitstoot.
Bijgevolg wordt de aanzienlijke productie van synthetische brandstoffen bepaald door een hoge olieprijs (ten minste 30 $ / bbl) en een sterke vraag naar zeer weinig vervuilende producten.
waterstof
Op middellange termijn is het aan waterstof om een aangekondigd tekort goed op te vangen. Sterk verbruikende raffinage-eenheden (hydro-ontzwavelingen, hydrobehandelingen en hydroconversies)
zal zich vermenigvuldigen om de kwaliteit van aardolieproducten te verbeteren en zich aan te passen aan de steeds meer op lichte producten gerichte vraag.
Afgezien van het reformeren, dat snel zijn grenzen zal bereiken, kan de productie van waterstof worden overwogen door middel van methaan-dampreforming, door oxyvapogasificatie van residuen of door elektrolyse. De eerste twee paden leiden tot eigen verbruik en aanzienlijke CO2-uitstoot. De weg naar elektrolyse zou een heropleving van de investeringen in kernenergie en acceptatie hiervan door het grote publiek vereisen
technologie en zijn risico's.
Als we deze vragen over de beschikbaarheid van grondstoffen willekeurig vermijden, stuit het gebruik van waterstof als autobrandstof nog steeds op grote moeilijkheden: opslag aan boord van het voertuig is een heus technologisch knelpunt.
Als we er bovendien van uitgaan dat de opslag aan boord van voertuigen technisch is opgelost en dat aan de basisveiligheidsvoorwaarden is voldaan, zijn er twee mogelijkheden: de waterstof kan eerst worden gebruikt, puur of gemengd met CNG, in motoren die speciaal voor dit type brandstof zijn ontworpen. Het motorrendement wordt dan beperkt door de wetten van de thermodynamica en NOx-emissies zijn onvermijdelijk. Ten tweede kan waterstof worden verbruikt in brandstofcellen.
Maar problemen van technologische ontwikkeling verschijnen dan. De elektroden zijn gemaakt van edele metalen (platina en palladium) en de vermogensdichtheid is laag. Ondanks recente verplichtingen
grote industriëlen om brandstofcelvoertuigen te ontwikkelen, lijkt op deze manier niet, ondanks de concurrentie van meer conventionele convertors, maar bijna nul vervuiling beloofde een grote toekomst.
Op de waterstofmarkt zijn spanningen te voorzien en de brandstofroute blijft zeer prospectief. Zeker is dat het gebruik van waterstof om de kwaliteiten van traditionele brandstoffen te verbeteren nog lang de technisch en economisch meest efficiënte route zal blijven.
Als gevolg hiervan lijkt het op middellange termijn niet waarschijnlijk dat de brandstofcel en de waterstofmotor ontstaan.